(57)【要約】    【課題】  本発明は、小径筒部の構造の改良により強度が向上した透光性セラミック放電容器を備えている高圧放電ランプを提供する。    【解決手段】  高圧放電ランプは、放電空間を包囲する包囲部１ａおよびその両端に配置され包囲部より内径が小さい小径筒部１ｂを備え、包囲部および小径筒部が一体的に成形され、かつ、焼結されるとともに、小径筒部が少なくとも２種類の肉厚を有し、かつ、包囲部に連続する実質的な長さを有する領域において、肉厚が相対的に大きい肉厚部１ｂ１を形成している透光性セラミック放電容器１と、小径筒部の内面との間にわずかな隙間を形成しながら小径筒部内に挿通された一対の電極２と、先端部が電極の基端に接続し基端部が小径筒部から外部へ露出する給電部材３と、シール材４と、放電媒体とを具備している。【選択図】    図２
2006244736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間を包囲する包囲部および包囲部の両端に配置され包囲部より内径が小さい小径筒部を備え、包囲部および小径筒部が一体的に成形され、かつ、焼結されるとともに、小径筒部が少なくとも２種類の肉厚を有し、かつ、包囲部に連続する実質的な長さを有する領域において、肉厚が相対的に大きい肉厚部を形成している透光性セラミック放電容器と；
基端側が透光性セラミックス放電容器の小径筒部の内面との間にわずかな隙間を形成しながら小径筒部内に挿通され、先端が放電空間に臨む一対の電極と；
先端部が小径筒部内に挿通されて電極の基端に接続し基端部が小径筒部から外部へ露出する給電部材と；
給電部材と小径筒部の間に進入して透光性セラミック放電容器を気密にシールするシール材と；
セラミックス放電容器内に封入された放電媒体と；
を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
電極および給電部材の直列部分に少なくとも１つの接続部が形成されるとともに、接続部の少なくとも１つが包囲部に連続する小径筒部の肉厚部に対向していることを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】
給電部材は、基端が小径筒部の外部に露出し先端が小径筒部の内部に挿入される封着性導電部材および基端が封着性導電部材の先端に接続し、先端が電極の基端に接続した耐ハロゲン性導電部材を備え、電極および給電部材の直列部分に形成される接続部の少なくとも１つが包囲部に連続する肉厚部に対向していることを特徴とする請求項１または２記載の高圧放電ランプ。
【請求項４】
電極は、その基端部の直径が給電部材の電極の基端部に隣接する部分の直径より小さいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の高圧放電ランプ。
【請求項５】
透光性セラミック放電容器は、その小径筒部の包囲部に連続する側の領域における肉厚部とこれに隣接する相対的に肉薄部との間が連続的な曲面により接続していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の高圧放電ランプ。
【請求項６】
放電媒体は、ナトリウム（Ｎａ）およびタリウム（Ｔｌ）のハロゲン化物の少なくとも一種ならびに希土類金属のハロゲン化物を含んでいることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載の高圧放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良された透光性セラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
放電空間を画成する包囲部およびこの包囲部の両端から管軸方向に延在する一対の小径筒部を一体に成形した透光性セラミックス放電容器を備えたメタルハライドランプは既知である（例えば、特許文献１参照。）。従来のこの種メタルハライドランプに用いられている透光性セラミック放電容器は、一般に小径筒部がほぼ一定の肉厚を有している。また、小径筒部と包囲部との接合部分においてやや肉厚になっているものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
上記の透光性セラミック放電容器は、いずれもいわゆる一体成形バルブと称され、嵌合構造を備えた複数の部材を組み合わせて焼成により形成されたいわゆる焼き嵌めタイプの透光性セラミック放電容器と比較して機械的強度が大きくて、優れた特性が得られるために、多用されている。
【特許文献１】特開２００４−３４９２４２公報
【特許文献２】特開２００４−０５５１４０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１および２に記載されている一体成形バルブは、そのいずれも透光性セラミック放電容器の小径筒部と包囲部との接合部分が最も脆い部位であり、製造中および輸送中などに損傷することがあった。特許文献２の場合について付言すれば、小径筒部と包囲部との接合部分においてやや肉厚になっている部位は、成形型内へのセラミックス材料の流し込みには有効に作用するかもしれないが、小径筒部の包囲部との間の接合部の強度を所要の程度まで高めるには必ずしも有効ではない。
【０００５】
透光性セラミック放電容器の損傷の原因としては、放電媒体による侵食の影響が大きいと考えられる。小径筒部の放電空間側の領域は、放電媒体が滞留するうえに動作温度も高いため、封入されている放電媒体と反応性しやすい。このため、上記領域が放電媒体により侵食されやすい。
【０００６】
ところが、従来既知の上述の構成においては、電極と給電部材との接合部が小径筒部の肉厚一定の領域に対向しているので、特許文献２のように小径筒部の包囲部との接合部の肉厚が小径筒部よりたとえ大きくても、当該部分はわずかな長さに止まり、必ずしも上述の侵食に対して有効に作用し得ない。
【０００７】
本発明は、小径筒部の構造が改良された透光性セラミック放電容器を備えている高圧放電ランプを提供することを一般的な目的とする。
【０００８】
また、本発明は、小径筒部の構造の改良により強度が向上した透光性セラミック放電容器を備えている高圧放電ランプを提供することを具体的な目的とする。
【０００９】
また、本発明は、小径筒部の改良によりシール部のリークが防止されるなどの効果を奏する透光性セラミック放電容器を備えた高圧放電ランプを提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の高圧放電ランプは、放電空間を包囲する包囲部および包囲部の両端に配置され包囲部より内径が小さい小径筒部を備え、包囲部および小径筒部が一体的に成形され、かつ、焼結されるとともに、小径筒部が少なくとも２種類の肉厚を有し、かつ、包囲部に連続する実質的な長さを有する領域において、肉厚が相対的に大きい肉厚部を形成している透光性セラミック放電容器と；基端側が透光性セラミックス放電容器の小径筒部の内面との間にわずかな隙間を形成しながら小径筒部内に挿通され、先端が放電空間に臨む一対の電極と；先端部が小径筒部内に挿通されて電極の基端に接続し基端部が小径筒部から外部へ露出する給電部材と；給電部材と小径筒部の間に進入して透光性セラミック放電容器を気密にシールするシール材と；セラミックス放電容器内に封入された放電媒体と；を具備していることを特徴としている。
【００１１】
本発明は、上記のように透光性セラミック放電容器、一対の電極、給電部材、シール材および放電媒体を具備して構成されており、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１２】
＜透光性セラミックス放電容器について＞    透光性セラミックス放電容器は、単結晶の金属酸化物、例えばサファイヤと、多結晶の金属酸化物、例えば半透明の気密性アルミニウム酸化物、イットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）、イットリウム酸化物（ＹＯＸ）と、多結晶非酸化物、例えばアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）のような光透過性および耐熱性を備えた材料からなる放電容器である。なお、透光性とは、放電によって発生した可視光を透過して外部に導出できる程度に光透過性であることをいい、透明であるのが好ましいが、要すれば光拡散性であってもよい。そして、少なくとも包囲部が透光性を備えていればよい。
【００１３】
また、透光性セラミックス放電容器は、放電空間を包囲する包囲部と、この包囲部の端部に連通して配設された一対の小径筒部とを備えている。そして、包囲部と小径筒部とを一体的に成形し、かつ、焼結することによって一体化されている。
【００１４】
包囲部は、その内部に放電を包囲して放電空間を画成するために、包囲部の内面を連続的な曲面に形成することが許容される。さらに、包囲部内部の主要部を俵形、楕円球状や球状などをなした中空にすることができる。なお、包囲部の「主要部」とは、小径筒部と接している側の端部近傍を除いた残余の大部分であって、放電による発光が主として透過する部分をいう。
【００１５】
小径筒部は、その内部に後述する電極およびこの電極に接続する給電部材が挿通し、電極の中間部の周囲にキャピラリーと称するわずかな隙間を形成することにより、その内部に蒸発しない液相状態で滞留する金属ハロゲン化物や水銀などの放電媒体が入り込み、その放電空間側の表面部に最冷部を形成することができる。また、上記キャピラリーは、その長さ方向に温度勾配が形成されることにより、シール部の温度を所要値まで低下するように構成することができるので、透光性セラミックス放電容器の封止に対して効果的に寄与する。
【００１６】
また、小径筒部は、少なくとも２種類の肉厚を有し、かつ、包囲部に連続した実質的な長さを有する領域において、肉厚が相対的に大きい肉厚部を形成している。少なくとも２種類の肉厚を有する部分は、好ましくは小径筒部の軸方向に沿って形成されている。
【００１７】
上記肉厚部が小径筒部の外面から小径筒部の放射方向へ突出している場合、肉厚部とこれに隣接する肉薄部との間を連続する曲面によって傾斜しながら接続しているように構成することができる。すなわち、肉厚部の外側表面の断面形状が肉厚部から肉薄部に向かって凸状曲線を描き、さらに肉薄部に向かって凹状曲線を描く。なお、上記凹状曲線の曲率を小さくして、上記凸状曲線と上記凹状曲線の間をほぼ直線状とすることができる。
【００１８】
上記少なくとも２種類の肉厚を有する部分の一つの態様として、小径筒部の内部に形成される細長い孔の内径が一定の状態で形成される。他の態様として、肉薄部に対向した領域において、小径筒部の内部に形成される細長い孔の内径がその他の領域の内径より大きくなっている状態で形成されている。さらに他の態様として、肉厚部に対向した領域において、小径筒部の内部に形成される細長い孔の内径がその他の領域の内径より大きくなっている状態で形成されている。
【００１９】
なお、上記において、「包囲部に連続する実質的な長さを有する領域」とは、包囲部と小径筒部との接合部という概念とは異なり、明らかに小径筒部の一部に該当するといえる領域であり、しかも上記領域は、少なくとも十分に認識できる程度の軸方向の長さを有していることを意味する。したがって、多くの場合に、後述する電極と給電部材の接続部が上記肉厚部に対向する位置に配置される。
【００２０】
しかし、所望により、上記細長い孔の内径を上記軸方向に沿って変化させることに関連させて、少なくとも２種類の肉厚を有する部分の一部または全体を形成することも許容される。例えば、上記細長い孔の軸方向に沿った一部領域の内径を大きくすることにより、相対的に肉厚の小さな部分を形成することができる。また、上記細長い孔の軸方向に沿った一部領域の内径を大きくするとともに、上記領域の肉厚を大きくすることもできる。さらに、小径筒部の実質的全長にわたってその外径を一定に保持した状態で、上記細長い孔の軸方向に沿う一部領域の内径を変化させることで、小径筒部に少なくとも２種類の肉厚を有する部分を形成することができる。
【００２１】
なお、透光性セラミックス放電容器の点灯中の外表面における温度が８５０〜１２００℃になるように高圧放電ランプが設計されているのが好ましい。
【００２２】
＜一対の電極について＞    一対の電極は、その先端部が放電空間に臨み、かつ、中間部および基端部が小径筒部に挿入した状態で透光性セラミックス放電容器の内部に封装され、その結果放電空間を挟んで対向している。そして、タングステンあるいはレニウムなどの耐ハロゲン性および耐火性を有する金属からなる。
【００２３】
また、電極を電極軸および電極コイルを備えた構造とすることができる。この場合、電極軸は、その基端が電極の基端を構成する。電極コイルは、電極軸の先端部分の周囲に巻回されることで電極軸の先端部近傍に配設される。この場合、電極軸の先端が電極コイルの先端から放電空間に向けて突出しているように構成することができる。
【００２４】
さらに、電極の小径筒部内に挿通されている部分、例えば電極軸の周囲に電極軸コイルを巻回して備えることができる。この場合、電極軸コイルは、キャピラリー内部に位置する。
【００２５】
＜給電部材について＞    給電部材は、電極に給電するための機能、小径筒部およびシール部材と協働して透光性セラミックス放電容器を封止する機能および電極を支持する機能を有する部材である。そして、その基端部が小径筒部の端部から外部に露出して点灯回路に接続し、先端部が電極の基端に接続する。給電部材の先端部は、透光性セラミックス放電容器の小径筒部の内部に挿入され、さらに小径筒部の内部において電極の基端に接続している。
【００２６】
また、給電部の小径筒部内に挿入されて少なくとも電極の基端部に隣接する部分の直径が、電極の少なくとも基端部、好ましくは電極軸の直径より大きいように構成することができる。これにより、電極または電極軸の直径を給電部の直径に影響されることなく最適なサイズに設定することができるとともに、放電媒体の滞留に伴う侵食が低減する。
【００２７】
さらに、給電部材は、その全体を封着性導電部材により形成してもよいし、また封着性導電部材および耐ハロゲン性導電部材の直列接続構体により形成することができる。前者の場合には、当然ながら封着性導電部材が上記３機能を奏するように配慮して構成される。これに対して、後者の場合には、封着性導電部材が小径筒部および後述するシール材と協働して透光性セラミックス放電容器を封止する機能を担当し、耐ハロゲン性導電部材が電極を支持する機能を担当し、さらに両部材はともに電極に給電する機能を担当する。なお、耐ハロゲン性導電部材を複数の要素部材の直列接続構体により構成することができる。
【００２８】
封着性導電部材としては、電極の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する導電性部材を用いるのがよい。例えば、透光性セラミックスの種類に応じてニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）および白金（Ｐｔ）などを用いることができる。なお、透光性セラミックス放電容器が透光性アルミナセラミックスからなる場合にはニオブが好適である。
【００２９】
耐ハロゲン性導電部材としては、電極からの伝熱に耐える耐火性と電極構成物質に接近した熱膨張係数を有している材料を用いるのがよい。例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）およびサーメットなどから選択することができる。なお、サーメットは、セラミックス粒子と耐火性の導電性金属（例えば、ＭｏやＷ）粉末の混合体を焼成して形成される。なお、耐ハロゲン性導電部材を複数の要素部材の直列接続構体により構成する場合、直列接続される複数の要素部材を異なる耐ハロゲン性導電体、例えばモリブデン棒状体またはタングステン棒状体と、サーメット棒状体とにより構成することが許容される。
【００３０】
給電部材に電極を接続して電極を支持し、透光性セラミック放電容器に対する組立を容易にするために、例えば両者を突合せ溶接により予め一体化されて電極マウントを構成することができる。また、給電部材を封着性導電部材および耐ハロゲン性導電部材により形成する場合にもこれらを突合せ溶接して一体化することができる。
【００３１】
本発明における好ましい構成態様について以下に述べる。
【００３２】
まず、包括的な構成態様として、給電部材および電極の直列部分に少なくとも１つの接続部が形成されるとともに、接続部の少なくとも１つを透光性セラミック放電容器の小径筒部における包囲部に連続する肉厚部に対向させるように配置することができる。なお、「給電部材と電極の直列部分に形成される接続部」とは、給電部材中に接続部が形成されている構成態様、給電部材と電極との間に接続部が形成される構成態様、給電部材の長さ方向に１つまたは複数の接続部が形成される構成態様、ならびに電極の長さ方向に１つまたは複数の接続部が形成される構成態様を包括的に含む意味である。次に、主な具体的構成態様を説明する。
【００３３】
第１の構成態様として、給電部材と電極との間に形成される接続部を、透光性セラミック放電容器の小径筒部における包囲部に連続する肉厚部に対向させるように配置することができる。
【００３４】
第２の構成態様として、給電部材が封着性導電部材および耐ハロゲン性導電部材の直列接続構体からなり、封着性導電部材および耐ハロゲン性導電部材の間に形成される接続部を、透光性セラミック放電容器の小径筒部における包囲部に連続する肉厚部に対向させるように配置することができる。
【００３５】
第３の構成態様として、給電部材が封着性導電部材および耐ハロゲン性導電部材の直列接続構体からなるとともに、耐ハロゲン性導電部材が複数の要素部材の直列接続部分からなり、複数の要素部材の直列接続部分中に形成される接続部の少なくとも一つを、透光性セラミック放電容器の小径筒部における包囲部に連続する肉厚部に対向させるように配置することができる。
【００３６】
第４の構成態様として、電極が複数の電極軸部材の直列接続部分からなり、複数の電極軸部材の直列接続部分中に形成される接続部の少なくとも一つを、透光性セラミック放電容器の小径筒部における包囲部に連続する肉厚部に対向させるように配置することができる。
【００３７】
＜シール材について＞    シール材は、高融点フリットガラスなどからなり、透光性セラミックス放電容器の小径筒部の内面と給電部材との間に進入して透光性セラミックス放電容器を気密に封止する。この封止を行うには、一般的な方法として採用されているように、小径筒部の端部において、給電部材の周囲にシール材のペレットを施与して、加熱溶融させることができる。そうすると、高温で溶融したシール材が小径筒部の内面と給電部材との間に形成されるわずかな隙間に進入して固化するので、シールが形成される。なお、シール材は、給電部材のシールに機能する部位を被覆するので、ニオブのように耐ハロゲンに劣る物質であっても問題ない。
【００３８】
＜放電媒体について＞    本発明において、放電媒体の構成は特段限定されない。メタルハライドランプを得る場合には、金属ハロゲン化物および希ガスを少なくとも含んで構成されている。また、ランプ電圧形成用の媒体として水銀を含めることができる。ランプ電圧形成用の媒体として水銀を用いる場合、金属ハロゲン化物には主として発光金属のハロゲン化物が用いられる。
【００３９】
また、ランプ電圧形成用の媒体として水銀を用いないで、いわゆる水銀フリーにする場合には、金属ハロゲン化物に発光金属のハロゲン化物に加えて、蒸気圧が高くて可視光領域の発光が少ない金属、例えば亜鉛（Ｚｎ）やアルミニウム（Ａｌ）などのハロゲン化物を水銀に代えて封入することができる。
【００４０】
発光金属のハロゲン化物の好ましい一態様して、はナトリウム（Ｎａ）およびタリウム（Ｔｌ）のハロゲン化物の少なくとも一種ならびに希土類金属のハロゲン化物を含むことができる。この態様におけるさらに好ましい形態としては、ナトリウム（Ｎａ）、タリウム（Ｔｌ）およびツリウム（Ｔｍ）のハロゲン化物を発光金属ハロゲン化物の主成分として含むことである。この場合、Ｎａ、ＴｌおよびＴｍのハロゲン化物の封入比率については比較的自由に設定することができる。なお、ナトリウム（Ｎａ）、タリウム（Ｔｌ）およびツリウム（Ｔｍ）のハロゲン化物については、特許文献１の記載にしたがって封入することができる。
【００４１】
また、金属ハロゲン化物としてカルシウム（Ｃａ）ハロゲン化物を上記発光金属またはその他の発光金属のハロゲン化物と一緒に封入することができる。この場合の封入比率は、１〜４０質量％とする。カルシウム（Ｃａ）ハロゲン化物は、これを添加することにより、赤および青の色度の調整に効果的に作用する。なお、Ｃａに加えるか、代えてインジウム（Ｉｎ）、リチウム（Ｌｉ）およびルビジウム（Ｒｂ）のいずれか一種または複数種のハロゲン化物を適量添加して発光の色度を調整することも許容される。
【００４２】
始動ガスおよび緩衝ガスとして希ガスを封入する場合、特定の希ガスに限定されない。例えば、ネオンとアルゴンの混合ガスを封入することができる。一般には、８．０〜８０ｋPa程度を封入することが好ましい。８．０ｋPa未満では、パッシェン曲線にもあるように放電開始が困難となる。８０ｋPa超では、始動電圧が高くなり、口金の耐圧を超えてしまう。
【００４３】
＜定格電力について＞    本発明において、高圧放電ランプの定格電力は特段限定されないが、好ましくは１０Ｗ〜１０００Ｗの範囲である。最適には５０〜５００Ｗである。
【００４４】
＜本発明の作用について＞    本発明においては、透光性セラミック放電容器の小径筒部が以上説明したように、その包囲部に連続する位置に肉厚部が小径筒部として実質的な長さを有する領域にわたって形成されているので、以下に列挙する作用を呈する。
【００４５】
１．小径筒部の包囲部側に肉厚部が実質的な長さを有する領域にわたって形成されていると、肉厚部の熱容量が大きくなるために、当該肉厚部から小径筒部の端部までの温度が肉厚部を備えていない場合に比較して低下する。その結果、放電媒体による小径筒部の侵食発生が低減する。そのため、長期間にわたり透光性セラミック放電容器を機械的強度が高い状態に維持することができる。
【００４６】
２．ランプ設計において、封着性導電部材と、単一の要素部材または直列接続した複数の要素部材からなる耐ハロゲン性導電部材と、の直列接続構体からなる給電部材を用いる場合がある。この場合、給電部材内に１つまたは複数の第１の接続部が形成される。また、電極と給電部材との間に第２の接続部が形成される。したがって、給電部材および電極の直列体には、第１および第２の接続部が形成されることになる。このような構成においては、第１および第２の接続部のうち、少なくとも一方が包囲部側に連続する肉厚部に対向する位置に配置されているのが好ましい。このような配置であれば、電極の基端に滞留する放電媒体によってたとえ侵食が生じたとしても、侵食が相対的に多くなる部位が肉厚部になっているため、その近傍の小径筒部の肉厚が大きいので、透光性セラミック放電容器に機械的強度低下が生じるほどの損傷を受けることがなくなる。
【００４７】
３．上記１．に記述した小径筒部の端部における温度低下によって、透光性セラミック放電容器の封止部におけるシール材の劣化が低減する。その結果、高圧放電ランプの寿命中における封止部のリークを効果的に防止するので、封止部の信頼性が高くなる。
【００４８】
４．給電部の直径を、前述のように電極の少なくとも基端部、好ましくは電極軸の直径より相対的に大きくする場合、一般に電極軸および給電部材の直径が等しい場合より放電媒体による侵食が低減するが、これに加えて電極軸および給電部材の接合部が肉厚部に対向していることにより、一層顕著に侵食が低減する。
【００４９】
５．小径筒部の包囲部に連続する側の肉厚部とこれに隣接する肉薄部との間を連続的な曲面により接続していることにより、肉厚部と肉薄部の境界部に歪が生じにくくなり、当該部分の機械的強度が低下しなくなる。
【００５０】
６．小径筒部の内部に形成される細長い孔の端部側領域における内径を相対的に大きくすることにより、残余の領域に肉厚部を形成することができるとともに、端部側領域において、給電部材の周囲に形成される隙間が大きくなる。これにより、当該隙間内に溶融状態で進入するシール材を多くして、透光性セラミック放電容器ほ封止を一層良好にすることができる。
【００５１】
７．放電媒体の好ましい態様として、ナトリウム（Ｎａ）およびタリウム（Ｔｌ）のハロゲン化物の少なくとも一種ならびに希土類金属のハロゲン化物を含んでいることにより、高効率で、しかも安定した発光特性を得ることができる。
【００５２】
＜本発明におけるその他の構成について＞    本発明の必須構成要件ではないが、所望にとり外管を付加することができる。外管は、その内部に発光管を気密に収納させるための手段である。外管内雰囲気として、真空または不活性ガス、例えば窒素やアルゴンなどを封入することができる。
【００５３】
外管の材質としては、硬質ガラス、半硬質ガラスおよび石英ガラスなどが一般である。しかし、要すれば、発光管と同じ透光性セラミックス製の外管であってもよい。
【００５４】
また、外管には常法にしたがって口金などを装着し、また内部に収納する発光管を支持するための支持枠などを適宜配設することが許容される。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によれば、小径筒部が少なくとも２種類の肉厚を有し、かつ、包囲部に連続する小径筒部の実質的な長さを有する領域において、肉厚が相対的に大きい肉厚部を形成していることにより、強度が向上した透光性セラミック放電容器を備えた高圧放電ランプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【００５７】
図１および図２は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第１の形態を示し、図１は概略正面図、図２は発光管の拡大断面正面図である。各図において、高圧放電ランプＣＤＬは、４００Ｗ形であり、発光管ＩＴ、外管ＯＴ、シュラウドガラスＳＧ、発光管支持部材ＳＦ、ＵＶエンハンサＵＶＥ、ゲッタＧａ、Ｇｂおよび口金Ｂを具備している。
【００５８】
発光管ＩＴは、図２に示すように、透光性セラミックス放電容器１、一対の電極２、２、一対の給電部材３、３、一対のシール材４、４および透光性セラミックス放電容器１の内部に封入された放電媒体を備えている。なお、図１は、各構成要素の配置を中心に示していて、透光性セラミックス放電容器１の特徴的構造については省略している。
【００５９】
透光性セラミックス放電容器１は、図２にその詳細を示すように、包囲部１ａおよび包囲部１ａの両端に連通して配設された一対の小径筒部１ｂ、１ｂを備え、内部に放電空間１ｃを有している。そして、包囲部１ａおよび一対の小径筒部１ｂ、１ｂは、鋳込み成形により一体化されている。包囲部１ａは、２つの球体が、その一部が互いに重なるように軸方向に離間して両端部の半球状の部分を形成し、半球状の部分の間を直線で結んでなるほぼ俵形の形状をなしている。なお、透光性セラミックス放電容器１は、管軸方向に沿って分割された複数のセラミックス部材を接合した後に焼結させて一体化した構成であってもよい。
【００６０】
一対の小径筒部１ｂ、１ｂは、全体としてそれぞれ細長いパイプ状をなしている。そして、管軸方向に沿って少なくとも２種類の肉厚を有し、かつ、包囲部に連続する実質的な長さを有する領域において、肉厚が相対的に大きい肉厚部１ｂ１を形成している。また、上記肉厚部１ｂ１から小径筒部１ｂの端部までの残余の領域には、肉厚部１ｂ１に比較して肉薄な肉薄部１ｂ２が形成されている。さらに、小径筒部の中心部には管軸方向に貫通して包囲部内に連通する細長い孔が形成されている。なお、本形態において、上記細長い孔は、その内径が一定である。
【００６１】
上記肉厚部１ｂ１は、管軸方向に沿う断面において、その外表面の一端が大きな凹状曲線曲線を描いて包囲部１ａの外面に連続している。また、他端が相対的に大きな凸状曲線と相対的に小さな凹状曲線とによって全体として傾斜しながら肉薄部１ｂ２に連続している。なお、包囲部１ａおよび一対の小径筒部１ｂ、１ｂの境界部は、その内面側においても包囲部１ａおよび一対の小径筒部１ｂに連続した曲面を形成している。
【００６２】
上記肉薄部１ｂ２は、小径筒部１ｂの中間部および端部までの領域に形成されている。
【００６３】
一対の電極２、２は、電極軸２ａ、電極コイル２ｂおよび電極軸コイル２ｃを備えて構成されている。電極軸２ａは、タングステン充実棒からなり、基端および中間部が小径筒部１ｂ、１ｂ内に挿通されていて、先端部が放電空間１ｃ内に望んでいる。そして、電極軸２ａと小径筒部１ｂ、１ｂの内面との間にキャピラリーと称される０．１ｍｍ以下のわずかな隙間が形成されている。
【００６４】
電極コイル２ｂは、電極軸２ａの先端部にわずかな長さの突出部が形成されるように電極軸２ａの先端から少し後退した位置において、タングステン細線を適当ターン数密ピッチで巻回することによって形成されていて、包囲部１ａ内に位置している。
【００６５】
電極軸コイル２ｃは、電極軸２ａが小径筒部１ｂ内に挿入されている領域において、電極軸２ａの周囲に適当なピッチで巻回して装着されている。
【００６６】
一対の給電部材３、３は、図２に示すように、封着性導電部材３ａおよび耐ハロゲン性導電部材３ｂの直列接続構体によって構成され、その直径が電極軸２ａのそれより大きく設定されている。このため、電極軸２ａと給電部材３の接合部には段差が形成される。
【００６７】
封着性導電部材３ａは、ニオブ棒状体からなる。耐ハロゲン性導電部材３ｂは、サーメット棒状体からなる。サーメット棒状体は、モリブデン−アルミナの焼結体により形成されている。封着性導電部材３ａは、先端が小径筒部１ｂの端部からその内部に挿入して後述するシール材により被覆され、基端が小径筒部１ｂの外部へ露出している。耐ハロゲン性導電部材３ｂは、その基端が封着性導電部材３ａの先端に突合せ溶接されていて、また先端が電極軸２ａの基端に突合せ溶接されることによって直列接続構体を構成している。
【００６８】
そうして、電極２および給電部材３は、予め直線状に一体化されて電極マウントを形成している。
【００６９】
一対のシール材４、４は、それぞれＤｙ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３からなるフリットガラスと称されるセラミックス封止用コンパウンドを加熱して溶融し、固化することにより形成されている。そうして、一対のシール材４、４は、透光性セラミックス放電容器１の小径筒部１ｂ、１ｂの端面側の部分と、これに対向する給電部材３、３の封着性導電部材３ａと、の間に介在して透光性セラミックス放電容器１を気密に封止していて、いわゆる給電部材挿入封止構造を提供する。そして、一対の給電部材３、３が透光性セラミックス放電容器１の内部に露出しないように小径筒部１ｂ、１ｂ内に挿入されている部分の全体を被覆している。以上の構成によって透光性セラミックス放電容器１は封止されるとともに、電極２、２が透光性セラミックス放電容器１内の所定の位置に固定されている。
【００７０】
なお、シール材４を形成するには、常法にしたがうことができ、まず透光性放電容器１を縦位置にセットする。次に、セラミックス封止用コンパウンドのリング状フリットガラス（図示しない。）を、そのとき上側に位置して封止しようとする例えば小径筒部１ｂ側において、封着性導電部材３ａの外部露出部に挿通させてから、小径筒部１ｂの端面上に載置させ、リング状ペレットを加熱して溶融させる。そうすれば、溶融したシール材４が給電部材３の封着性導電部材３ａと小径筒部１ｂの内面との間のわずかな隙間に進入して固化する。そして、シール材４は、給電部材３の封着性導電部材３ａの小径筒部１ｂ内に挿入されている部分の全体および耐ハロゲン性導電部材３ｂの基端側の一部を被覆する。次に、透光性セラミックス放電容器１を１８０°反転して、他方の小径筒部１ｂ側についても上記と同様の手順でシール材４を形成する。なお、後者の封止の前に、後述する放電媒体が透光性の内部に封入される。
【００７１】
放電媒体は、希ガス、金属ハロゲン化物および水銀からなり、透光性セラミックス放電容器１内に封入されている。なお、金属ハロゲン化物および水銀は、蒸発する分より過剰に封入されているので、その一部が点灯時に小径筒部１ｂ、１ｂ内に形成されるわずかな隙間内に液相状態で滞留している。そして、点灯中下側となる例えば小径筒部１ｂ内に液相状態で滞留している放電媒体の表層部付近に最冷部が形成される。ハロゲン化金属は、いずれも主として発光金属のハロゲン化物であり、例えばＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩおよびＴｍＩ３からなる。
【００７２】
外管ＯＴは、図１に示すように、硬質ガラスからなるＢＴ形バルブを用いている。そして、内部に発光管ＩＴ、シュラウドガラスＳＧおよび発光管支持部材ＳＦなどの部材を所定の位置に収納している。また、外管ＯＴは、図１において下部に位置するネック部にフレアステム５を封着して備えている。フレアステム５は、一対の内部導入線６ａ、６ｂを外管ＯＴ内へ気密に突出させて備えている。
【００７３】
発光管ＩＴは、その上部の給電部材３が後述する発光管支持部材ＳＦに支持されるとともに、発光管支持部材ＳＦを介して内部導入線６ａに接続している。また、発光管ＩＴは、その下部の給電部材３が、接続導体７、８に接続して支持されているとともに、接続導体７、８を介して内部導入線６ｂに接続している。
【００７４】
シュラウドガラスＳＧは、石英ガラス製の円筒体からなり、発光管ＩＴの周囲を離間状態にして包囲するとともに、後述のように光管支持部材ＳＦに支持されている。支持体９は、シュラウドガラスＳＧの上下端面に嵌合するとるとともに、発光管支持部材ＳＦに固定される。
【００７５】
発光管支持部材ＳＦは、支持枠１１、一対の支持プレート１２ａ、１２ｂおよび一対のスプリング片１３、１３からなる。支持枠１１は、ステンレス鋼棒を縦長の変形ロ字形に屈曲し、さらにバンド状導体１１ａをブリッジ状に溶接してなり、内部導入線６ａに接続している。一対の支持プレート１２ａ、１２ｂは、ステンレス鋼板をほぼ円盤状に形成してなり、周縁に形成した係止爪を利用してシュラウドガラスＳＧの上下両端面を上下から挟持し、かつ、図１において左右から突出する取付爪を利用して支持枠１１に固定されている。また、一対の支持プレート１２ａ、１２ｂの中央部には通孔が形成されており、透光性セラミックス放電容器１の一対の小径筒部１ｂ、１ｂを上記通孔に挿通させることにより、発光管ＩＴを外管ＯＴの管軸位置に定置しているとともに、発光管ＩＴを主としてその管軸に直交する方向に支持している。一対のスプリング片１３、１３は、支持枠１１の図１において上部に左右に分かれて溶接されていて、外管ＯＴの頭部内面に弾性的に接触することにより、支持枠１１の上部を外管ＯＴの頭部内面に対して弾性的に支持する。
【００７６】
以上から明らかなように、発光管支持部材ＳＦは、発光管ＩＴおよび中管ＳＧを外管ＯＴに対して所定位置に機械的に支持している。
【００７７】
ＵＶエンハンサＵＶＥは、セラミック放電ランプＣＤＬの始動に先立って作動して紫外線を放射して発光管ＩＴを照射することで、セラミック放電ランプＣＤＬの発光管ＩＴ内の電子放射を促進してセラミック放電ランプＣＤＬの始動を容易にする手段である。そして、原理的には既知であるので、詳細構造については図示を省略するが、気密容器、導入線、内部電極、放電媒体および外部電極を具備して構成されている。気密容器は、石英ガラスなどの紫外線透過性ガラス製で、内部に細長い放電空間が形成されている。導入線は、モリブデンからなり、先端が後述する内部電極に溶接し、図１に示すように、基端が発光管支持部材ＳＦに溶接され、したがって発光管支持部材ＳＦを介して内部導入線６ａに接続している。上記内部電極は、モリブデン製で板状をなしていて、気密容器の放電空間内に封装されている。放電媒体は、アルゴン約１．３ｋＰａからなり、気密容器の内部に封入されている。上記外部電極は、外径０．４ｍｍのモリブデン線からなり、気密容器の外周に密着して５ターンほど巻き付けられているとともに、導体１６を介して接続導体８に接続している。以上から明らかなように、ＵＶエンハンサＵＶＥは、発光管ＩＴに並列接続している。
【００７８】
ゲッタＧａは、発光管支持部材ＳＦおよび接続導体８間に接続してフレアステム５の近傍に位置するイニシャルゲッタである。ゲッタＧｂは、発光管支持部材ＳＦの上部に支持されたパフォーマンスゲッタである。
【００７９】
口金Ｂは、Ｅ３９形ねじ口金からなり、外管ＯＴのネック部に装着されていて、前記一対の外部導入線が接続している。
【００８０】
図３は、本発明の第１の形態における高圧放電ランプの加速試験による侵食率評価を比較例のそれとともに示すグラフである。図において、横軸は推定点灯時間（ｈ）を、縦軸は侵食率（％）を、それぞれ示す。図中の曲線Ａは本発明、曲線Ｂは比較例１、曲線Ｃは比較例２である。なお、本発明、比較例１および比較例２の仕様は、図４に示す構造および表１に示す各寸法を有している。
【００８１】
図４は、本発明（第１の形態）、比較例１および比較例２の要部断面図を示し、（ａ）は本発明、（ｂ）は比較例１、（ｃ）は比較例２である。なお、図中、図２と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。比較例１は、小径筒部に肉厚部が存在しない以外は本発明と同じ構造である。比較例２は、給電部材３が電極軸と同一径である以外は比較例１と同じ構造である。
【００８２】
【表１】
2006244736.tif 000003
図３から理解できるように、曲線Ａに示す本発明によれば、小径筒部の侵食が顕著に遅い。これに対して、比較例１は、本発明に比較して侵食率が明らかに高い割合で発生する。比較例２においては、侵食率が比較例１のそれよりさらに高い割合で発生する。
【００８３】
図５は、本発明の第１の形態における透光性セラミックス放電容器の各部の温度分布を比較例のそれとともに示すグラフである。図において、横軸はグラフの上部に位置を対応させて配置した透光性セラミック放電容器の各部の位置を、縦軸は点灯中の動作温度（℃）を、それぞれ示す。また、図中の実線による曲線Ｃは本発明、点線によつ曲線Ｄは比較例である。なお、比較例は表１に示す比較例１と同じである。
【００８４】
図から理解できるように、本発明によれば、小径筒部１ｂの肉厚部１ｂ１の温度が比較例のそれより低下するとともに、肉薄部１ｂ２の端部側へ向かうにしたがって温度低下の程度が顕著になる。
【００８５】
図６は、本発明の第１の形態における小径筒部の肉厚部と肉薄部の境界部の外面形状と不良率の関係を説明するための要部断面図である。
【００８６】
図において、包囲部１ａと小径筒部１ｂの肉厚部１ｂ１との境界部は、その管軸方向断面形状が曲率半径Ｒ１で形成された大きな凹状曲線により連続曲面を形成している。
【００８７】
小径筒部１ｂの肉厚部１ｂ１と肉薄部１ｂ２との境界部は、適当な曲率半径Ｒ２で形成された凸状曲線および曲率半径Ｒ３で形成された凹状曲線により肉厚部１ｂ１から肉薄部１ｂ２に向かって下向きに傾斜した連続曲面を形成している。なお、図中の円は、曲率半径Ｒ３を説明している。
【００８８】
次に、表２を参照して小径筒部１ｂの肉厚部１ｂ１と肉薄部１ｂ２との境界部における上記傾斜の程度と不良率の関係について説明する。なお、表２は、上記傾斜の程度を便宜上曲率半径Ｒ３の大きさをもって示す。また、表中Ｒ値は上記Ｒ３の値を示し、不良率は透光性セラミックス放電容器の製造工程中における不良率を示している。
【００８９】
【表２】
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表２によれば、曲率半径Ｒ３が１．５ｍｍ以上では不良率が０％である。表２には示していないが、曲率半径Ｒ３が１．０ｍｍを境に不良率が０％になる。したがって、表２は、小径筒部１ｂの肉厚部１ｂ１と肉薄部１ｂ２との境界部における傾斜が緩やかであれば、不良率が低くなることを意味しているといえる。
【００９０】
図７は、本発明の高圧放電ランプを実施するための他の形態を第１の形態と対比して示し、図７（ａ）は第１の形態、図７（ｂ）は第２の形態、図７（Ｃ）は第３の形態の発光管要部断面図である。なお、図中、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。また、透光性セラミックス放電容器を図の左側に示し、発光管を右側に、それぞれ示している。
【００９１】
図７（ｂ）に示す第２の形態は、小径筒部１ｂの細長い孔が、肉厚部１ｂ１に対向する領域において直径が拡大されている。これにより、キャピラリーが大きくなっている。
【００９２】
図７（ｃ）に示す第３の形態は、小径筒部１ｂの細長い孔が、肉薄部１ｂ２に対向する領域において直径が拡大されている。これにより、シール材４の封止部内に充填される量が多くなっている。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の高圧放電ランプを実施するための第１の形態を示す概略正面図
【図２】同じく発光管の拡大断面正面図
【図３】本発明の第１の形態における高圧放電ランプの加速試験による侵食率評価を比較例のそれとともに示すグラフ
【図４】本発明（第１の形態）、比較例１および比較例２の要部断面図を示し、（ａ）葉本発明、（ｂ）は比較例１、（ｃ）は比較例２
【図５】本発明の第１の形態における透光性セラミックス放電容器の各部の温度分布を比較例のそれとともに示すグラフ
【図６】本発明の第１の形態における小径筒部の肉厚部と肉薄部の境界部の外面形状と不良率の関係を説明するための要部断面図
【図７】本発明の高圧放電ランプを実施するための他の形態を第１の形態と対比して示し、図７（ａ）は第１の形態、図７（ｂ）は第２の形態、図７（Ｃ）は第３の形態の発光管要部断面図
【符号の説明】
【００９４】
１…透光性セラミックス放電容器、１ａ…包囲部、１ｂ…小径筒部、１ｂ１…肉厚部、１ｂ２…肉薄部、１ｃ…放電空間、２…電極、２ａ…電極軸、２ａ１…突出部、２ｂ…電極コイル、２ｃ…電極軸コイル、３…給電部材、３ａ…封着性導電部材、３ｂ…耐ハロゲン性導電部材、４…シール材、ＩＴ…発光管
【図１】
2006244736.tif 000005
【図２】
2006244736.tif 000006
【図３】
2006244736.tif 000007
【図４】
2006244736.tif 000008
【図５】
2006244736.tif 000009
【図６】
2006244736.tif 000010
【図７】
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